Hiện nay, kinh tế nước ta ngày càng phát triển, chính vì thế mà nhu cầu tiêu thụ điện năng ngày càng tang cao. Điện năng muốn đến tay người tiêu thụ thì phải được truyền tải trên đường dây đi một khoảng cách khá xa, nếu truyền tải trên một khoảng cách xa như vậy thì tổn thất công suất trong quá trình truyền tải sẽ rất lớn nếu không có biện pháp truyền tải hợp lý. Vấn đề được đặt ra cho ngành điện là đưa tiện năng đến người tiêu dung sao cho tổn thất công suất là thấp nhất. Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp được tang cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống. Như vậy, có thể làm cho tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tổn hao năng lượng trên dây dẫn cũng giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và tiết kiệm kim loại màu, trên đường dây người ta phải dung điện áp cao, thường là 35, 110, 220, 500kV. Trên thực tế, các máy phát điện ít có khả năng phát ra điện áp cao như vậy, thường chỉ từ 3 đến 21kV, do đó phải có thiết bị để tăng điện áp ở đầu đường dây lên. Mặc khác, các hộ tiêu thụ thường sử dụng điện áp thấp, từ 0,4 đến 6kV, do đó cần có thiết bị để giảm điện áp xuống để đáp ứng nhu cầu của hộ tiêu thụ. Thiết bị để đáp ứng nhu cầu tăng điện áp ở đầu ra của máy phát và giảm điện áp để đáp ứng cho hộ tiêu thụ chính là máy biến áp. Thực tế, trong hệ thống điện lực muốn truyền tải và phân phối công suất từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ một cách hợp lý, thường phải qua 3, 4 lần tăng và giảm điện áp. Do đó, tổng công suất của máy biến áp trong hệ thống điện lực thường gấp 3, 4 lần công suất của trạm phát điện. Những máy biến áp dung trong hệ thống điện lục gọi là máy biến áp điện lực. Qua đó, ta thấy tầm quan trọng của máy biến áp điện lực trong việc truyền tải và phân phối điện năng. Trong đồ án tốt nghiệp lần này, em chọn đề tài “thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha” có công suất 160kVA để tính toán. Trong giới hạn của đề tài, nội dung thiết kế gồm có: Chương 1: Xác định các đại lượng điện cơ bản. Chương 2: Tính toán các kích thước chủ yếu. Chương 3: Tính toán dây quấn hạ áp và cao áp. Chương 4: Tính toán ngắn mạch. Chương 5: Tính toán cuối cùng về hệ thống mạch từ và tham số không tải của MBA. Chương 6: Tính toán nhiệt và hệ thống làm nguội MBA. Em xin chân thành cảm ơn TS. ĐOÀN ĐỨC TÙNG cùng các thầy cô trong khoa đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế này.Trong quá trình tính toán, do kiến thức còn hạn chế và chưa có kinh nghiệm thực tế, nên chắc chắn không khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn Em xin chân thành cảm ơn Quy nhơn, ngày…., tháng…., năm 2018. Sinh viên thực hiện.
ĐỒ ÁN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN Xác định đại lượng điện máy biến áp I Dung lượng pha Dòng điện dây định mức 3 Dòng điện pha định mức Điện áp pha định mức .4 Điện áp thử dây quấn II Chọn số liệu xuất phát tính tốn kích thước chủ yếu Chiều rộng quy đổi rảnh từ tản cuộn cao áp (CA) hạ áp (HA) Các số tính tốn a, b lấy gần ( theo bảng 13, 14 ) Hệ số ar dãy công suất diện rộng Các thành phần điện áp ngắn mạch CHƯƠNG TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP Chọn hệ số Suất tổn hao suất từ hóa thép trụ gông Suất từ hố khe hở khơng khí Chọn hệ số hình dáng Trọng lượng góc lõi 10 Tiết diện trụ tính sơ 10 Tính sơ tổn hao không tải 10 Công suất từ hóa tính theo sơ .10 Thành phần phản kháng dòng điện khơng tải .11 10 Mật độ dòng điện dây quấn 12 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG 16 TÍNH TỐN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP .16 Các yêu cầu chung dây quấn máy biến áp 16 I yêu cầu vận hành 16 Yêu cầu chế tạo .16 II Các kiểu kết cấu dây quấn .17 Các chi tiết kết cấu dây quấn 17 Cách điện máy biến áp .17 III Tính tốn dây quấn hạ áp .18 Sức điện động vòng dây 18 Số vòng dây pha dây quấn hạ áp 18 Mật độ dòng điện trung bình .18 Tiết diện vòng dây sơ .18 Chiều cao hướng trục vòng dây .19 Tiết diện sơ vòng dây quấn 19 Tiết diện thực vòng dây 19 Chiều cao thực vòng dây 20 Mật độ dòng điện thực dây quấn .20 10 Chiều cao tính tốn dây quấn hạ áp .20 11 Chiều dày dây quấn hạ áp .20 12 Đường kính dây quấn hạ áp 20 13 Đường kính ngồi dây quấn hạ áp 20 14 Trọng lượng đồng dây quấn hạ áp 20 IV Tính tốn dây quấn cao áp 21 Số vòng dây cuộn cao áp ứng với điện áp định mức 21 Số vòng dây cấp điều chỉnh điện áp 21 Số vòng dây tương ứng đầu phân nhánh 21 Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp .21 ĐỒ ÁN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Mật độ dòng điện sơ 22 Sơ tính tiết diện vòng dây .23 Chọn kiểu dây quấn cao áp .23 Mật độ dòng điện thực 23 Số bánh dây trụ dây quấn cao áp .24 10 Số vòng dây bánh 24 11 Chiều dày dây quấn 24 12 Chiều cao dây quấn .24 13 Đường kính dây quấn 24 14 Đường kính dây quấn 24 15 Khoảng cách trụ cạnh 24 16 Trọng lượng dây quấn CA .25 CHƯƠNG 26 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 26 Xác định tổn hao ngắn mạch 26 I Tổn hao (đồng) 26 Tổn hao phụ dây quấn 26 Tổn hao dây dẫn 27 Tổn hao vách thùng chi tiết kim loại khác 28 Tổng tổn hao ngắn mạch 28 Mật độ dòng nhiệt bề mặt dây quấn 28 II Xác định điện áp ngắn mạch .28 Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng .28 Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng 28 Điện áp ngắn mạch toàn phần 28 III Tính lực học dây quấn máy biến áp 29 Dòng điện ngắn mạch cực đại 29 Tính lực học ngắn mạch .29 ĐỒ ÁN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Tính ứng suất dây quấn 31 CHƯƠNG 32 TÍNH TỐN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ VÀ THÔNG SỐ KHÔNG TẢI CỦA MBA 32 I Xác định kích thước cụ thể lõi sắt 32 Chọn kết cấu để xác định chiều rộng, chiều dày tập thép mạch 32 Tiết diện hữu hiệu (thuần sắt) trụ sắt 33 Tổng chiều dày thép tiết diện trụ (hoặc gông) 34 Tiết diện hữu hiệu (thuần sắt) gông 35 Thể tích sắt góc mạch từ .35 Chiều cao trụ sắt .35 Khoảng cách hai trụ sắt cạnh .35 Trọng lượng sắt trụ gông 35 Tiết diện gông chỗ nối với trụ 36 10 Bề rộng gông 36 11 Chiều cao gông 36 II Tính tổn hao khơng tải, dòng điện khơng tải hiệu suất máy biến áp 37 Tổn hao không tải .37 Công suất từ hóa khơng tải Q0 39 III Dòng điện không tải 39 Thành phần phản kháng dòng điện khơng tải .39 Thành phần tác dụng dòng điện khơng tải 39 Dòng điện khơng tải toàn phần 40 Trị số dòng điện không tải dây quấn hạ áp tương ứng 40 Hiệu suất máy biến áp tải định mức 40 CHƯƠNG 41 TÍNH TỐN NHIỆT VÀ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI MÁY BIẾN ÁP .41 Tính tốn nhiệt dây quấn 41 I Nhiệt độ chênh lệch lòng dây quấn với mặt ngồi .41 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP - Dây quấn hạ áp làm dây dẫn chữ nhật nên theo công thức (6-1), trang 136 ta có: 41 Nhiệt độ chênh lệch mặt dây quấn dầu 43 Nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu 44 II Tính tốn nhiệt thùng 44 Chiều rộng tối thiểu thùng 45 Chiều dài thùng dầu 46 Chiều cao thùng 46 Nhiệt độ chênh trung bình cho phép dầu khơng khí cho dây quấn nóng HA 46 Nhiệt độ chênh lớp dầu so với khơng khí .47 Nhiệt độ chênh trung bình vách thùng khơng khí 47 Bề mặt đối lưu thùng phẳng 47 Sơ tính diện tích bề mặt xạ thùng có tản nhiệt 47 Bề mặt đối lưu cần thiết trị số t k 42,254( 0C ) (theo 6-22) 47 III Thiết kế thùng dầu 48 Xác định bề mặt đối lưu nắp thùng 48 Nhiệt độ chênh trung bình dầu mơi trường xung quanh .49 Nhiệt độ chênh trung bình dầu sát vách thùng vách thùng 49 Nhiệt độ chênh trung bình dầu mơi trường xung quanh .49 Nhiệt độ chênh lớp dầu môi trường xung quanh 49 Nhiệt độ chênh dây quấn so với môi trường 50 IV Tính toán sơ trọng lượng ruột máy, vỏ máy, dầu bình giãn dầu 50 Trọng lượng ruột máy 50 Trọng lượng dầu thùng 51 Trọng lượng vỏ thùng máy biến áp .51 Trọng lượng bình giãn dầu 52 Tổng khối lượng máy biến áp 53 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Bảng tính tốn MBA có S = 800 KVA (22/0,4 kV) 13 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các kích thước chủ yếu máy biến áp Hình 2.1: Thứ tự ghép lõi sắt pha (ghép xen kẽ mối nối nghiêng góc) 11 Hình 3.1: Sơ đồ điều chỉnh điện áp dây quấn cao áp 22 Hình 4.1: Tác dụng lực hướng kính lên dây quấn đồng tâm 30 Hình 5.1: Các kích thước gơng 33 Hình 6.2: Tiết diện trụ gơng 33 Hình 7.4: Bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng 48 ĐỒ ÁN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay, kinh tế nước ta ngày phát triển, mà nhu cầu tiêu thụ điện ngày tang cao Điện muốn đến tay người tiêu thụ phải truyền tải đường dây khoảng cách xa, truyền tải khoảng cách xa tổn thất cơng suất q trình truyền tải lớn khơng có biện pháp truyền tải hợp lý Vấn đề đặt cho ngành điện đưa tiện đến người tiêu dung cho tổn thất công suất thấp Như ta biết, công suất truyền tải đường dây, điện áp tang cao dòng điện chạy đường dây giảm xuống Như vậy, làm cho tiết diện dây nhỏ đi, trọng lượng chi phí dây dẫn giảm xuống, đồng thời tổn hao lượng dây dẫn giảm xuống Vì thế, muốn truyền tải cơng suất lớn xa, tổn hao tiết kiệm kim loại màu, đường dây người ta phải dung điện áp cao, thường 35, 110, 220, 500kV Trên thực tế, máy phát điện có khả phát điện áp cao vậy, thường từ đến 21kV, phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên Mặc khác, hộ tiêu thụ thường sử dụng điện áp thấp, từ 0,4 đến 6kV, cần có thiết bị để giảm điện áp xuống để đáp ứng nhu cầu hộ tiêu thụ Thiết bị để đáp ứng nhu cầu tăng điện áp đầu máy phát giảm điện áp để đáp ứng cho hộ tiêu thụ máy biến áp Thực tế, hệ thống điện lực muốn truyền tải phân phối công suất từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ cách hợp lý, thường phải qua 3, lần tăng giảm điện áp Do đó, tổng cơng suất máy biến áp hệ thống điện lực thường gấp 3, lần công suất trạm phát điện Những máy biến áp dung hệ thống điện lục gọi máy biến áp điện lực Qua đó, ta thấy tầm quan trọng máy biến áp điện lực việc truyền tải phân phối điện Trong đồ án tốt nghiệp lần này, em chọn đề tài “thiết kế máy biến áp điện lực pha” có cơng suất 160kVA để tính tốn Trong giới hạn đề tài, nội dung thiết kế gồm có: Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Chương 1: Xác định đại lượng điện Chương 2: Tính tốn kích thước chủ yếu Chương 3: Tính tốn dây quấn hạ áp cao áp Chương 4: Tính tốn ngắn mạch Chương 5: Tính tốn cuối hệ thống mạch từ tham số không tải MBA Chương 6: Tính tốn nhiệt hệ thống làm nguội MBA Em xin chân thành cảm ơn TS ĐOÀN ĐỨC TÙNG thầy khoa nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế này.Trong q trình tính tốn, kiến thức hạn chế chưa có kinh nghiệm thực tế, nên chắn khơng khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến q thầy bạn! Em xin chân thành cảm ơn! Quy nhơn, ngày…., tháng…., năm 2018 Sinh viên thực Mai Hồng Dinh Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN I Xác định đại lượng điện máy biến áp Các số liệu ban đầu: - Công suất: S = 160 KVA - Điện áp: U1 22 (kV)(2 x 2,5) U 0, - Tổ nối dây: Y/Yo - Tổn hao không tải: P0 = 445(W) - Tổn hao ngắn mạch: Pn = 2150(W) - Tần số: 50Hz - Điện áp ngắn mạch phần trăm: Un% = 4,0 Dung lượng pha Sf S dm 160 53,33( KVA) m Dung lượng trụ: St S dm 160 53,33( KVA) t Dòng điện dây định mức - Phía cao áp : I1 - Phía hạ áp : I S dm 160.103 4.19( A) 3U1dm 3.22000 S dm 160.103 230,94( A) 3U dm 3.400 Dòng điện pha định mức - Phía cao áp nối : I1 f I1 4,19 2.42( A) 3 - Phía hạ áp nối Y: I2f = I2 = 230,94 (A) Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Điện áp pha định mức - Phía cao áp nối : U1f = U1 = 22000(V) - Phía hạ áp nối Y: U2f = U 400 230,94(V ) 3 Điện áp thử dây quấn Uth1 = 55 (kV) ; Uth2 = (kV) ( theo bảng 2) II Chọn số liệu xuất phát tính tốn kích thước chủ yếu Chiều rộng quy đổi rảnh từ tản cuộn cao áp (CA) hạ áp (HA) ❖ Với Uth1 = 55 (kV) ( theo bảng 19 ) ta có: Hình 1.1: Các kích thước chủ yếu máy biến áp a12 = 20 (mm): khoảng cách cuộn CA HA 12 = (mm): ống cách điện cuộn CA HA ld2 = 30 (mm): chiều dài đầu thừa a22 = 20 (mm): khoảng cách cuộn CA CA Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP CHƯƠNG TÍNH TỐN NHIỆT VÀ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI MÁY BIẾN ÁP I Tính tốn nhiệt dây quấn Nhiệt độ chênh lệch lòng dây quấn với mặt ngồi - Dây quấn hạ áp làm dây dẫn chữ nhật nên theo công thức (6-1), trang 136 ta có: 02 q2 cđ Trong đó: + chiều dày cách điện phía 2 = 0,4 (mm) = 0,0002 (m) + cđ = 0,17 (W/m0C) suất dẫn nhiệt lớp cách điện dây dẫn, tra theo bảng 54, trang 223 vật liệu cách điện giấy cáp dầu + q2 mật độ dòng nhiệt bề mặt dây quấn hạ áp Đối với dây quấn hình xoắn có rãnh dầu tất bánh, theo công thức (6-2’’a) trang 137 dây đồng ta có: q2 107. I w b k f k (b' ak ) 107.3,308.106.1154,701.0,5.1,05 10 10 828,949 W / m2 0,75.(0, 0085 0,026) Với: 2 = 3,308.106 (A/m2) I2 = 1154,701(A) wb = 0,5 số vòng dây bánh mạch kép kf = 1,05 k = 0,75 hệ số che khuất bề mặt làm lạnh chi tiết cách điện b’ = 0,0085 (m) ak = 0,026 (m) Trang 41 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 02 - 828,949.0,0002 0,975 C 0,17 Với dây quấn cao áp làm dây quấn kiểu bánh dây xoắn ốc liên tục ta có: 01 q1 cđ Trong đó: + chiều dày cách điện phía 2 = 0,4 (mm) = 0,0002 (m) + cđ = 0,17 (W/m0C) suất dẫn nhiệt lớp cách điện dây dẫn, tra theo bảng 54, trang 223 vật liệu cách điện giấy cáp dầu + q1 mật độ dòng nhiệt bề mặt dây quấn hạ áp Đối với dây quấn hình xoắn có rãnh dầu tất bánh, theo công thức (6-2’’a), trang 137, dây đồng ta có: q1 107.1.I1.w b k f k (b' ak ) 107.2, 405.106.12,121.27.1,05 10 10 212, 245 W / m2 0,75.(0,00425 0,0513) Với: 1 = 2,405.106 (A/m2) I1 = 12,121 (A) wb = 27 số vòng dây bánh kf = 1,05 k = 0,75 hệ số che khuất bề mặt làm lạnh chi tiết cách điện b’ = 0,00425 (m) ak = 0,0513 (m) 01 212, 245.0,0002 0, 25 (0C) 0,17 Trang 42 ĐỒ ÁN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Hình 6.1: Xác định nhiệt độ chênh dây quấn Nhiệt độ chênh lệch mặt ngồi dây quấn dầu Hình 6.2: Sự vận chuyển dầu thùng a Đối với dây quấn hạ áp - Hiệu số nhiệt độ phụ thuộc vào tổn hao dây quấn thường xác định theo công thức kinh nghiệm gần Ở dây quấn dùng dây dẫn chữ nhật có rãnh dầu ngang nên theo cơng thức (6-10b), trang 140 ta có: d k1k2 k3 0,35.q2 0,6 C Trong đó: - k1 = làm lạnh dầu tự nhiên - k2 = 1,1 dây quấn HA - k3 = 0,85 theo bảng 55, hr/a2 = 5/26 Trang 43 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP - q2 = 828,949(W/m2) mật độ dòng nhiệt bề mặt dây quấn hạ áp d 1.1,1.0,85.0,35.828,9490,6 18, 45 C b Đối với dây quấn cao áp - Dùng dây quấn cao áp làm dây quấn kiểu bánh dây xoắn ốc liên tục: 0d1 k1k2 k3.0,35.q10,6 (0C) Trong đó: - k1 = làm lạnh dầu tự nhiên - k2 = dây quấn CA quấn - k3 = theo bảng 55, hr/a1 = 5/51,3 - q1 = 212,245(W/m2) mật độ dòng nhiệt bề mặt dây quấn cao áp d 1.1.1.0,35.212, 2450,6 8,713 C Nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu 0, 25 8,713 8,963 C - Dây quấn hạ áp: dtb 02 d 0,975 18, 45 19, 425 C - Dây quấn cao áp: dtb1 01 d II Tính toán nhiệt thùng - Theo bảng 57, trang 225 với dung lượng máy biến áp S = 800 kVA, ta chọn kết cấu thùng vách phẳng có tản nhiệt kiểu ống thẳng Các kích thước tối thiểu bên thùng hình VIIa, b Trang 44 ĐỒ ÁN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Hình 6.3: Hình dáng vỏ thùng - Các khoảng cách cách điện từ dây dẫn đến vách thùng, đến xà ép gông xác định sau: + S1 = 32 mm khoảng cách đến vách thùng cho dây dẫn CA có Uth1 = 55 kV, bọc cách điện mm (theo bảng 31) + S2 = 30 mm khoảng cách đến xà ép gông cho dây dẫn CA có Uth1 = 55 kV, bọc cách điện mm (theo bảng 31) + S3 = 25 mm khoảng cách đến vách thùng cho dây dẫn HA không bọc cách điện + S4 = 50 mm khoảng cách đến dây quấn CA có Uth1 =55 kV cho dây dẫn HA có Uth2 = kV, khơng có bọc cách điện (theo bảng 32) Chiều rộng tối thiểu thùng B D1'' (s1 s2 d2 s3 s4 d1 ).103 0,455 (32 30 10 25 50 20).103 0,622(m) Trang 45 ĐỒ ÁN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP - d1= 20 (mm) đường kính dây dẫn có bọc cách điện dây quấn cao áp - d2 = 10 (mm) đường kính dây dẫn có bọc cách điện dây quấn hạ áp Chiều dài thùng dầu A 2.C B 2.0,372 0,622 1,366 m Trong đó: C = 0,372 (m) khoảng cách hai tâm trụ Chiều cao thùng H H1 H m Trong đó: - H1 khoảng cách từ đáy thùng đến hết chiều cao lõi sắt H1 lt 2hg n.103 0,606 2.0,216 50.103 1,088 m Với: + lt = 0,606 chiều cao trụ sắt + hg =0,216 chiều cao gông + n chiều dày lót gơng, lấy n = 50 (mm) - H2 khoảng cách tối thiểu từ gơng đến nắp thùng Chọn chiều cao H2 tra theo bảng 58, trang 225 theo cấp điện dây quấn cao áp H 1,5.400(mm) 0,6(m) H H1 H 1,088 0,6 1,688 m - Để mở rộng bề mặt làm lạnh cần thiết hợp lý ta chọn tản nhiệt kiểu ống thẳng có khoảng cách hai ống góp A =1615 (mm) (bảng 63) có bề mặt đối lưu ống Mơdl = 4,961 hai ống góp có bề mặt đối lưu Mgdl = 0,34(m2) - Để bố trí tản nhiệt chọn, ta tính lại chiều cao thùng sau: H = A + c1 + c2 = 1,615+0.085 + 0,1 = 1,8 (m) Trong đó: c1 = 0,085 m; c2 = 0,1 m khoảng cách tâm trục mặt bích tản nhiệt đến mặt phẳng mặt thành thùng (bảng 63) Nhiệt độ chênh trung bình cho phép dầu khơng khí cho dây quấn nóng HA d k 65 0.dtb 65 19, 425 45,575(0 C ) Trang 46 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Nhiệt độ chênh lớp dầu so với khơng khí 1, 2. d k 1, 2.45,575 54,69 60(0 C ) thỏa mãn điều kiện Nhiệt độ chênh trung bình vách thùng khơng khí - Sơ lấy nhiệt độ chênh dầu vách thùng d t 5(0 C ) dự phòng (0C) thì: t k d k d t 45,575 38,575(0 C ) Bề mặt đối lưu thùng phẳng M f dl H [2( A B) B] 1,8.[2.(1,366 0,622) 0,622] 6,194(m2 ) Sơ tính diện tích bề mặt xạ thùng có tản nhiệt Theo cơng thức (6-21), trang 146 thùng đáy ơvan ta có: M bx M f dl k Trong đó: k hệ số ảnh hưởng đến hình đáy mặt ngồi thùng, lấy k = 1,5 theo bảng 59, trang 226 M bx 1,5.6,194 9, 291 m Bề mặt đối lưu cần thiết trị số t k 42,254( 0C ) (theo 6-22) M dl' 1,05. P 2,5. 1,25 t k 1,12.M bx m Trong đó: P P P n 1126, 219 8402,316 9528,535 W t k nhiệt độ chênh thùng dầu so với khơng khí xung quanh M dl' 1,05.9528,535 1,12.9, 291 31, 223 2,5.38,5751,25 Trang 47 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP III Thiết kế thùng dầu Hình 7.4: Bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng Xác định bề mặt đối lưu nắp thùng ( B 0,16)2 M n.d 0,5.[( A B).( B 0,16) ] 0,5.[(1,366 0,622).(0,622 0,16) (0,622,016) ] 0,531m Trong đó: 0,16 bề rộng bên vành nắp 0,5 hệ số kể đến che khuất bề mặt thùng - Bề mặt đối lưu tản nhiệt: Trang 48 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP M - bdl M dl' M ndl M fdl 31, 223 0,531 6,194 24, 498 m Bề mặt đối lưu tản nhiệt qui bề mặt thùng phẳng (bảng 56) Mb.dl = Mô.đl.khd + Mg.dl = 4,961.1,26 + 0,34 = 6,591 (m2) - Số tản nhiệt cần thiết: nb - M b.dl M b.dl 24, 498 3,717 (bộ) 6,591 Vậy bề mặt đối lưu thực thùng là: M dl M b.dl M fdl M n.dl 24, 498 6,194 0,531 31, 223 m 2 Nhiệt độ chênh trung bình dầu mơi trường xung quanh t k 1,05.( Pn P0 ) 2,8.M bx 2,5.M dl 0,8 1,05.(8402,316 1126, 219) 2,8.9, 291 2,5.31, 223 0,8 38,575 C Nhiệt độ chênh trung bình dầu sát vách thùng vách thùng - Với tản nhiệt có Mb = Mơ.đl = 4,961 m2 d t 1,05.( Pn P0 ) 0,165 M b M f dl 0,5.M ndl 0,6 1,05.(8402,316 1126, 219) 0,165 3.4,961 6,194 0,5.0.531 0,6 5,829 C Nhiệt độ chênh trung bình dầu môi trường xung quanh d' k d t t k 5,829 38,575 44, 404 C Nhiệt độ chênh lớp dầu môi trường xung quanh Trang 49 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP d k 1, 2. d' k 1, 2.44, 404 53, 285 60 C Nhiệt độ chênh dây quấn so với môi trường - ' Dây quấn HA: 0.k 02 d d k 0,975 18, 45 44, 404 63,829 65 C - ' Dây quấn CA: 0.k 01 d d k 0, 25 8,713 44, 404 53,367 65 C Như nhiệt độ chênh lớp dầu dây quấn nằm phạm vi cho phép IV Tính tốn sơ trọng lượng ruột máy, vỏ máy, dầu bình giãn dầu Việc tính tốn xác trọng lượng ruột máy, vỏ máy, dầu bình giãn dầu máy biến áp tiến hành sau hồn thiện thiết kế đầy đủ chi tiết máy biến áp Nhưng tính tốn xác định sơ trọng lượng máy cần cho việc tính tốn kinh tế cần phải đánh giá phương án thiết kế Trọng lượng ruột máy Gr =1,2(Gdq + Gl ) =1,2(456,421 + 1069,699) = 1831,344 (kg) Trong : - Gdq: trọng lượng tồn dây quấn dây dẫn ra: - Gdq Gdd Gr 443,8 12,621 456,421 kg - G - G - G dd r r : Trọng lượng tồn dây dẫn khơng bọc cách điện : Trọng lượng toàn dây dẫn GrH Grc 12,285 0,336 12,621 kg + GrH : Trọng lượng đồng dây dẫn hạ áp + Grc : Trọng lượng đồng dây dẫn dây quấn nối tiếp + Grt : Trọng lượng đồng dây dẫn dây quấn chung + Gl : Trọng lượng lõi sắt, G1 = GFe = 1069,699 kg Trang 50 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP + 1,2 : Hệ số kể đến trọng lượng ruột máy tăng thêm cách điện kết cấu khác Trọng lượng dầu thùng ❖ Thể tích dầu thùng phẳng: Vd = Vt – Vr = 1,712 - 0,321 =1,391 (m3) = 1391 dm Trong : Vt : thể tích bên thùng dầu phẳng Mn = 3,14.0,622 πB 0,622.(1,366 0,622) 0,951 (m2 ) B(A B) = 4 Vt = Mn.H = 0,951.1,8 = 1,712 (m3) Vr : thể tích ruột máy Vr = Gr r 1831,344 0,321 (m3) 5700 Với r 5700kg / m : tỷ trọng trung bình ruột máy máy biến áp dây quấn đồng Vậy trọng lượng dầu toàn máy biến áp: Gd = 1,05.[0,9.Vd + Gdô] = 1,05.[0,9.1391 + 3.53] = 1481,445 (kg) Trong đó: - 1,05 : hệ số kể đến trọng lượng dầu tăng thêm bình giãn dầu - Gdơ : trọng lượng dầu ống , Gdô = 53 (kg) Trọng lượng vỏ thùng máy biến áp Thể tích nắp máy biến áp: Vn =Mn nd 1,196.0,008 0,00996(m3 ) 9,96(dm3 ) Trang 51 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Trong : Mn= bn bn (ln bn ) = 3,14.0,782 0,782.(1,526 0,782) 1,196(m2 ) bn: chiều rộng nắp thùng bn=B + 2.bv =0,622 + 2.0,08 =0,782( m) Trong đó: bv chiều rộng vành nắp thùng , lấy bv= 0,08(m) ln: chiều dài nắp thùng ln =A + 2.bv =1,366+2.0,08 =1,526 (m) Thể tích đáy máy biến áp: B Vđ = ( A B).B nd 3,14.0,622 = (1,366 0,622).0,622 0,008 = 7,608.10-3 (m3) = 7,608 (dm3) Vxq = [2(A-B)+πB].H.δt = [2(1,366- 0,622)+3,14.0,622].1,8.0,005 = 0,03097 m = 30,97 (dm3) Vậy trọng lượng vỏ thùng máy biến áp phần tản nhiệt: Gt = (Vn + Vđ + Vxq) Fe Gkl = (9,96+7,608+30,97).7,85+7.67,14 = 847,926 (kg) Trong đó: Gkl : trọng lượng ống tản nhiệt, Gkl =67,14 kg Trọng lượng bình giãn dầu - Thể tích bình giãn dầu: Vg =(0,07 0,1)Vd=0,07.Vd =0,07.1691 = 97,37 (dm3) Trang 52 ĐỒ ÁN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP - Bình giãn dầu thường làm thép hàn có chiều dày g 0,02(dm) đặt nằm ngang nắp thùng, chiều dài bình giãn dầu là: lg =B=0,622 (m)=6,22 (dm) - Đường kính bình giãn dầu: D= 4.Vg lg 4.97,37 4,466(dm) 3,14.6,22 - Trọng lượng bình giãn dầu: Gg Vg g Fe 97,37.0,02.7,85 15,287(kg) Tổng khối lượng máy biến áp G Gr Gd Gt Gg = 1831,344 + 1481,445 + 847,926 + 15,287 = 4176,002 (kg) Trong : - Gr : trọng lượng ruột máy - Gd : trọng lượng dầu toàn máy biến áp - Gt : trọng lượng vỏ thùng máy biến áp phần tản nhiệt - Gg : trọng lượng bình giãn dầu Trang 53 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP KẾT LUẬN Sau thời gian nổ lục tìm hiểu làm việc với hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Ngọc Mỹ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế máy biến áp điện lực pha với công suất 800kVA-22/0,4kV Thông qua đồ án cho em thấy quan trọng máy biến áp truyền tải phân phối điện Đồng thời, cho em biết bước đầu q trình tính tốn thiết kế máy biến áp Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy giáo TS Nguyễn Ngọc Mỹ với thầy cô khoa giúp em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, với kiến thức hạn chế nên nhiều hạn chế việc tính tốn, thiết kế Em mong đóng góp ý kiến thầy bạn sinh viên để em hoàn thiện hơn! Trang 54 ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Tử Thụ, Thiết kế máy biến áp điện lực, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội– 2001 [2] PGS.TS Phạm Văn Bính, PGS TS.Lê Văn Doanh, Thiết kế máy biến áp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội – 2001 [3] Trần Khánh Hà – Nguyễn Hồng Thanh, Thiết kế máy điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội – 2006 Trang 55 ... S dm 160 53,33( KVA) m Dung lượng trụ: St S dm 160 53,33( KVA) t Dòng điện dây định mức - Phía cao áp : I1 - Phía hạ áp : I S dm 160. 103 4.19( A) 3U1dm 3.22000 S dm 160. 103... Sinh viên thực Mai Hồng Dinh Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN I Xác định đại lượng điện máy biến áp Các số liệu ban đầu: - Công suất: S = 160 KVA - Điện áp: U1... Trong đồ án tốt nghiệp lần này, em chọn đề tài “thiết kế máy biến áp điện lực pha” có cơng suất 16 0kVA để tính tốn Trong giới hạn đề tài, nội dung thiết kế gồm có: Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP